JP2020127073A - Solid-state imaging element, imaging device, and method for controlling solid-state imaging element - Google Patents
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Abstract
Description
本技術は、固体撮像素子、撮像装置、および、固体撮像素子の制御方法に関する。詳しくは、クロック信号に同期してアナログ信号をデジタル信号に変換する固体撮像素子、撮像装置、および、固体撮像素子の制御方法に関する。 The present technology relates to a solid-state imaging device, an imaging device, and a method for controlling a solid-state imaging device. More specifically, the present invention relates to a solid-state image sensor that converts an analog signal into a digital signal in synchronization with a clock signal, an image pickup apparatus, and a method for controlling the solid-state image sensor.
従来より、撮像装置などにおいてアナログ信号をAD(Analog to Digital)変換するために、その構造が簡易なことからシングルスロープ型のADC(Analog to Digital Converter)が広く用いられている。シングルスロープ型のADCには、一般に、参照信号およびアナログ信号を比較する比較器と、比較結果が反転するまでの間に亘って計数を行うカウンタとが設けられる。例えば、カラムごとにシングルスロープ型のADCを配置し、それらのADCへ参照信号を供給するDAC(Digital to Analog Converter)を設けた固体撮像素子が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この固体撮像素子において、DACと、ADC内のカウンタとは、同一のクロック信号に同期して動作する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a single slope type ADC (Analog to Digital Converter) has been widely used because of its simple structure for AD (Analog to Digital) conversion of an analog signal in an imaging device or the like. A single-slope ADC is generally provided with a comparator that compares a reference signal and an analog signal and a counter that counts until the comparison result is inverted. For example, a solid-state imaging device has been proposed in which a single-slope ADC is arranged for each column and a DAC (Digital to Analog Converter) that supplies a reference signal to these ADCs is provided (see, for example, Patent Document 1). .. In this solid-state image pickup device, the DAC and the counter in the ADC operate in synchronization with the same clock signal.
上述の従来技術では、固体撮像素子は、カラムごとに配置したADCにより、行単位でアナログ信号をAD変換することができる。しかしながら、DACやカウンタを動作させるクロック信号にジッタが生じると、そのジッタに起因してAD変換後のデジタル信号にノイズ(横引きノイズなど)が生じ、それらのデジタル信号からなる画像データの画質が低下するおそれがある。クロック信号の供給源のPLL(Phase Locked Loop)などに、ジッタを低減するための回路や素子を追加すれば、ジッタによるノイズを抑制することができるが、PLLの回路面積や消費電力が増大するため、好ましくない。このように、上述の固体撮像素子では、ジッタによるノイズの低減が困難であるという問題がある。 In the above-mentioned conventional technique, the solid-state image sensor can perform AD conversion of an analog signal on a row-by-row basis by the ADC arranged in each column. However, if jitter occurs in the clock signal that operates the DAC or the counter, noise (horizontal pulling noise, etc.) occurs in the digital signal after AD conversion due to the jitter, and the image quality of the image data composed of those digital signals is It may decrease. Although noise due to jitter can be suppressed by adding a circuit or element for reducing jitter to a PLL (Phase Locked Loop) as a supply source of a clock signal, the circuit area and power consumption of the PLL increase. Therefore, it is not preferable. As described above, the above solid-state image sensor has a problem that it is difficult to reduce noise due to jitter.
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、シングルスロープ型のADCを配置した固体撮像素子において、ジッタによるノイズを低減することを目的とする。 The present technology is created in view of such a situation, and an object thereof is to reduce noise due to jitter in a solid-state imaging device in which a single slope type ADC is arranged.
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第1の側面は、所定のクロック信号に同期して所定の参照信号を生成する参照信号生成部と、上記クロック信号のジッタのうち特定の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、上記特定の周波数成分および上記参照信号を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器とを具備する固体撮像素子、および、その制御方法である。これにより、ジッタのうち特定の周波数成分と参照信号とにより、アナログ信号がデジタル信号に変換されるという作用をもたらす。 The present technology has been made to solve the above-described problems, and a first aspect thereof is a reference signal generation unit that generates a predetermined reference signal in synchronization with a predetermined clock signal, and the clock signal. A solid-state image sensor including a filter circuit that allows passage of a specific frequency component of the jitter, and an analog-digital converter that converts an analog signal into a digital signal using the specific frequency component and the reference signal, and It is a control method. As a result, the analog signal is converted into a digital signal by the specific frequency component of the jitter and the reference signal.
また、この第1の側面において、上記特定の周波数成分は、上記クロック信号のうち所定の上限周波数を超える高周波数成分であり、上記参照信号生成部は、上記ジッタのうち所定の下限周波数に満たない低周波数成分を通過させ、上記アナログデジタル変換器は、上記高周波数成分を加算した上記参照信号と上記アナログ信号とを比較して比較結果を出力する比較器と、上記比較結果が反転するまでの期間に亘って上記クロック信号に同期して計数値を計数して当該計数値を上記デジタル信号として出力するカウンタとを備えてもよい。これにより、高周波数成分が加算された参照信号によりアナログ信号がデジタル信号に加算されるという作用をもたらす。 Further, in the first aspect, the specific frequency component is a high frequency component exceeding a predetermined upper limit frequency of the clock signal, and the reference signal generating unit satisfies a predetermined lower limit frequency of the jitter. A low-frequency component that does not exist is passed through, and the analog-digital converter compares the reference signal added with the high-frequency component with the analog signal and outputs a comparison result, until the comparison result is inverted. A counter that counts the count value in synchronization with the clock signal over the period and outputs the count value as the digital signal. This brings about the effect that the analog signal is added to the digital signal by the reference signal to which the high frequency component is added.
また、この第1の側面において、上記フィルタ回路は、上記クロック信号のエッジを検出して検出信号として出力するエッジ検出回路と、上記検出信号に同期してハイレベルとローレベルとを交互に出力するトグル回路とを備えもよい。これにより、エッジ検出回路をエッジの高周波数成分が通過するという作用をもたらす。 Further, in the first aspect, the filter circuit detects an edge of the clock signal and outputs the detected signal as a detection signal, and alternately outputs a high level and a low level in synchronization with the detection signal. And a toggle circuit for switching. As a result, the high frequency component of the edge passes through the edge detection circuit.
また、この第1の側面において、上記クロック信号に同期してキャパシタを充放電するスイッチトキャパシタ回路と、上記キャパシタに直列に接続された抵抗と、上記抵抗を介して入力された信号に同期してハイレベルとローレベルとを交互に出力するトグル回路と、上記抵抗と上記トグル回路との間の経路を上記クロック信号に同期して開閉するスイッチとを備えてもよい。これにより、スイッチトキャパシタレジスタ回路をエッジの高周波数成分が通過するという作用をもたらす。 In the first aspect, a switched capacitor circuit that charges and discharges a capacitor in synchronization with the clock signal, a resistor connected in series to the capacitor, and a signal input via the resistor are synchronized. A toggle circuit that alternately outputs a high level and a low level, and a switch that opens and closes a path between the resistor and the toggle circuit in synchronization with the clock signal may be provided. This brings about the effect that the high frequency component of the edge passes through the switched capacitor register circuit.
また、この第1の側面において、上記特定の周波数成分は、上記クロック信号のうち所定の下限周波数に満たない低周波数成分であり、上記参照信号生成部は、上記特定の周波数成分の少なくとも一部を通過させ、上記アナログデジタル変換器は、上記参照信号と上記アナログ信号とを比較して比較結果を出力する比較器と、上記比較結果が反転するまでの期間に亘って上記特定の周波数成分の信号に同期して計数値を計数して当該計数値を上記デジタル信号として出力するカウンタとを備えてもよい。これにより、低周波数成分の信号に同期して、アナログ信号がデジタル信号に変換されるという作用をもたらす。 Further, in the first aspect, the specific frequency component is a low frequency component that is less than a predetermined lower limit frequency of the clock signal, and the reference signal generation unit includes at least a part of the specific frequency component. , The analog-digital converter is a comparator for comparing the reference signal and the analog signal and outputting a comparison result, and the specific frequency component of the specific frequency component over a period until the comparison result is inverted. A counter that counts the count value in synchronization with the signal and outputs the count value as the digital signal may be provided. As a result, the analog signal is converted into a digital signal in synchronization with the low frequency component signal.
また、本技術の第2の側面は、所定のクロック信号に同期して所定の参照信号を生成する参照信号生成部と、上記クロック信号のジッタのうち特定の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、上記特定の周波数成分および上記参照信号を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と上記デジタル信号に対して所定の信号処理を行う信号処理部とを具備する撮像装置である。これにより、ジッタのうち特定の周波数成分と参照信号とにより、アナログ信号がデジタル信号に変換され、信号処理が行われるという作用をもたらす。 A second aspect of the present technology is to provide a reference signal generation unit that generates a predetermined reference signal in synchronization with a predetermined clock signal, a filter circuit that passes a specific frequency component of the jitter of the clock signal, An image pickup apparatus comprising: an analog-digital converter that converts an analog signal into a digital signal using the specific frequency component and the reference signal; and a signal processing unit that performs predetermined signal processing on the digital signal. As a result, the analog signal is converted into a digital signal by the specific frequency component of the jitter and the reference signal, and the signal processing is performed.
また、本技術の第3の側面は、所定のクロック信号を出力するタイミング制御部と、上記クロック信号に同期して所定の参照信号を生成する参照信号生成部と、上記クロック信号のジッタのうち特定の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、上記特定の周波数成分および上記参照信号を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器とを具備する固体撮像素子である。これにより、ジッタのうち特定の周波数成分と参照信号とにより、アナログ信号がデジタル信号に変換されるという作用をもたらす。 In addition, a third aspect of the present technology includes a timing control unit that outputs a predetermined clock signal, a reference signal generation unit that generates a predetermined reference signal in synchronization with the clock signal, and a jitter of the clock signal. A solid-state imaging device comprising: a filter circuit that passes a specific frequency component; and an analog-digital converter that converts an analog signal into a digital signal using the specific frequency component and the reference signal. As a result, the analog signal is converted into a digital signal by the specific frequency component of the jitter and the reference signal.
また、この第3の側面において、上記特定の周波数成分は、上記クロック信号のうち所定の上限周波数を超える高周波数成分であり、上記参照信号生成部は、上記ジッタのうち所定の下限周波数に満たない低周波数成分を通過させ、上記アナログデジタル変換器は、上記高周波数成分を加算した上記参照信号と上記アナログ信号とを比較して比較結果を出力する比較器と、上記比較結果が反転するまでの期間に亘って上記クロック信号に同期して計数値を計数して当該計数値を上記デジタル信号として出力するカウンタとを備えてもよい。これにより、高周波数成分が加算された参照信号によりアナログ信号がデジタル信号に加算されるという作用をもたらす。 Further, in the third aspect, the specific frequency component is a high frequency component exceeding a predetermined upper limit frequency of the clock signal, and the reference signal generating unit satisfies a predetermined lower limit frequency of the jitter. A low-frequency component that does not exist is passed through, and the analog-digital converter compares the reference signal added with the high-frequency component with the analog signal and outputs a comparison result, until the comparison result is inverted. A counter that counts the count value in synchronization with the clock signal over the period and outputs the count value as the digital signal. This brings about the effect that the analog signal is added to the digital signal by the reference signal to which the high frequency component is added.
また、この第3の側面において、上記フィルタ回路は、上記タイミング制御部と上記比較器との間に配置されてもよい。これにより、タイミング制御部と比較器との間でフィルタリングが行われるという作用をもたらす。 Further, in the third aspect, the filter circuit may be arranged between the timing control unit and the comparator. This brings about the effect that filtering is performed between the timing control unit and the comparator.
また、この第3の側面において、上記特定の周波数成分は、上記クロック信号のうち所定の下限周波数に満たない低周波数成分であり、上記参照信号生成部は、上記特定の周波数成分の少なくとも一部を通過させ、上記アナログデジタル変換器は、上記参照信号と上記アナログ信号とを比較して比較結果を出力する比較器と、上記比較結果が反転するまでの期間に亘って上記特定の周波数成分の信号に同期して計数値を計数して当該計数値を上記デジタル信号として出力するカウンタとを備えてもよい。これにより、低周波数成分の信号に同期して、アナログ信号がデジタル信号に変換されるという作用をもたらす。 Further, in the third aspect, the specific frequency component is a low frequency component that is less than a predetermined lower limit frequency of the clock signal, and the reference signal generation unit includes at least a part of the specific frequency component. , The analog-digital converter is a comparator that outputs the comparison result by comparing the reference signal and the analog signal, and the specific frequency component of the specific frequency component over a period until the comparison result is inverted. A counter that counts the count value in synchronization with the signal and outputs the count value as the digital signal may be provided. As a result, the analog signal is converted into a digital signal in synchronization with the low frequency component signal.
また、この第3の側面において、上記フィルタ回路は、上記タイミング制御部と上記カウンタとの間に配置されてもよい。これにより、タイミング制御部と比較器との間でフィルタリングが行われるという作用をもたらす。 Further, in the third aspect, the filter circuit may be arranged between the timing control unit and the counter. This brings about the effect that filtering is performed between the timing control unit and the comparator.
以下、本技術を実施するための形態(以下、実施の形態と称する)について説明する。説明は以下の順序により行う。
1.第1の実施の形態(高周波数成分を通過させるフィルタ回路を設けた例)
2.第2の実施の形態(スイッチトキャパシタレジスタ回路を用いて高周波数成分を通過させるフィルタ回路を設けた例)
3.第3の実施の形態(低周波数成分を通過させるフィルタ回路を設けた例)
4.移動体への応用例
Hereinafter, modes for carrying out the present technology (hereinafter, referred to as embodiments) will be described. The description will be given in the following order.
1. First embodiment (an example in which a filter circuit that passes high frequency components is provided)
2. Second embodiment (an example in which a switched capacitor register circuit is used to provide a filter circuit for passing high frequency components)
3. Third embodiment (an example in which a filter circuit that passes low frequency components is provided)
4. Application example to mobile
<1.第1の実施の形態>
[撮像装置の構成例]
図1は、本技術の第1の実施の形態における撮像装置100の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置100は、画像データを撮像するための装置であり、光学部110、固体撮像素子200およびDSP(Digital Signal Processing)回路120を備える。さらに撮像装置100は、表示部130、操作部140、バス150、フレームメモリ160、記憶部170および電源部180を備える。撮像装置100としては、例えば、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラの他、撮像機能を持つスマートフォンやパーソナルコンピュータ、車載カメラ等が想定される。
<1. First Embodiment>
[Example of configuration of imaging device]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an
光学部110は、被写体からの光を集光して固体撮像素子200に導くものである。固体撮像素子200は、垂直同期信号VSYNCに同期して、光電変換により画像データを生成するものである。ここで、垂直同期信号VSYNCは、撮像のタイミングを示す所定周波数の周期信号である。固体撮像素子200は、生成した画像データをDSP回路120に信号線209を介して供給する。
The
DSP回路120は、固体撮像素子200からの画像データに対して所定の画像処理を実行するものである。このDSP回路120は、処理後の画像データをバス150を介してフレームメモリ160などに出力する。
The
表示部130は、画像データを表示するものである。表示部130としては、例えば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネルが想定される。操作部140は、ユーザの操作に従って操作信号を生成するものである。
The
バス150は、光学部110、固体撮像素子200、DSP回路120、表示部130、操作部140、フレームメモリ160、記憶部170および電源部180が互いにデータをやりとりするための共通の経路である。
The
フレームメモリ160は、画像データを保持するものである。記憶部170は、画像データなどの様々なデータを記憶するものである。電源部180は、固体撮像素子200、DSP回路120や表示部130などに電源を供給するものである。
The
[固体撮像素子の構成例]
図2は、本技術の第1の実施の形態における固体撮像素子200の積層構造の一例を示す図である。この固体撮像素子200は、回路チップ202と、その回路チップ202に積層された受光チップ201とを備える。これらのチップは、ビアなどの接続部を介して電気的に接続される。なお、ビアの他、Cu−Cu接合やバンプにより接続することもできる。
[Configuration example of solid-state image sensor]
FIG. 2 is a diagram showing an example of a laminated structure of the solid-
図3は、本技術の第1の実施の形態における固体撮像素子200の一構成例を示すブロック図である。この固体撮像素子200は、行走査回路210、画素アレイ部220、タイミング制御部240、定電流源回路250、アナログデジタル変換部300、水平転送走査部260および信号処理部270を備える。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the solid-
例えば、画素アレイ部220は、受光チップ201に配置され、それ以外の回路(行走査回路210など)は、回路チップ202に配置される。なお、受光チップ201および回路チップ202のそれぞれに配置する回路は、この構成に限定されない。例えば、アナログデジタル変換部300内の比較器までを受光チップ201に配置し、その後段を回路チップ202に配置することもできる。
For example, the
画素アレイ部220には、複数の画素230が二次元格子状に配列される。画素230は、光電変換により、アナログの画素信号を生成し、アナログデジタル変換部300に供給するものである。以下、水平方向に配列された画素230の集合を「行」と称し、行に垂直な方向に配列された画素230の集合を「列」と称する。
In the
行走査回路210は、行を順に選択して駆動し、画素信号を出力させるものである。
The
タイミング制御部240は、垂直同期信号VSYNCに同期して行走査回路210、アナログデジタル変換部300および水平転送走査部260のそれぞれの動作タイミングを制御するものである。
The
定電流源回路250には、列ごとに定電流源が配置される。それぞれの定電流源は、対応する列の垂直信号線に接続される。
In the constant
アナログデジタル変換部300は、列ごとに、その列の画素信号をデジタル信号に変換するものである。このアナログデジタル変換部300は、列ごとのデジタル信号を信号処理部270に出力する。
The analog-to-
水平転送走査部260は、アナログデジタル変換部300を制御して行内の画素信号を順に出力させるものである。
The horizontal
信号処理部270は、デジタル信号に対して、暗電流補正やデモザイク処理などの所定の信号処理を行うものである。この信号処理部270は、処理後の信号からなる画像データを信号線209を介してDSP回路120に供給する。
The
[アナログデジタル変換部の構成例]
図4は、本技術の第1の実施の形態におけるアナログデジタル変換部300の一構成例を示すブロック図である。このアナログデジタル変換部300には、参照信号供給部340と、複数の比較器310と、複数のカウンタ320と、複数のラッチ330とが配置される。
[Example of configuration of analog-digital converter]
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the analog-
比較器310、カウンタ320およびラッチ330は、列ごとに設けられる。列数をN(Nは、整数)とすると、比較器310、カウンタ320およびラッチ330は、N個ずつ設けられる。
The
参照信号供給部340は、タイミング制御部240からのクロック信号ADCKに同期して参照信号RMPを生成し、比較器310のそれぞれに供給するものである。このクロック信号ADCKは、例えば、PLLを用いて垂直同期信号VSYNCの周波数を逓倍することにより生成される。また、参照信号供給部340には、参照信号RMPの波形や生成タイミングを制御するためのDAC制御信号が入力される。DAC制御信号は、例えば、タイミング制御部240により生成される。
The reference
比較器310は、参照信号RMPと対応する列からの画素信号Vsigとを比較するものである。この比較器310は、比較結果COMPをカウンタ320に供給する。
The
カウンタ320は、比較結果COMPが反転するまでの期間に亘って計数値を計数するものである。このカウンタ320は、計数値を示すデジタル信号をラッチ330に出力し、保持させる。また、カウンタ320には、計数動作を制御するためのカウンタ制御信号が入力される。
The
ラッチ330は、対応する列のデジタル信号を保持するものである。このラッチ330は、水平転送走査部260の制御に従ってデジタル信号を信号処理部270に出力する。
The
上述の比較器310およびカウンタ320により、アナログの画素信号がデジタル信号に変換される。すなわち、比較器310およびカウンタ320は、ADCとして機能する。このように比較器およびカウンタからなる簡易な構成のADCは、シングルスロープ型のADCと呼ばれる。
The
また、アナログデジタル変換部300は、AD変換の他、リセットレベルと信号レベルとの差分を求めるCDS(Correlated Double Sampling)処理を列ごとに行う。ここで、リセットレベルは、画素230の初期化時の画素信号のレベルであり、信号レベルは、露光終了時の画素信号のレベルである。例えば、リセットレベルの変換時にカウンタ320がダウンカウントおよびアップカウントの一方を行い、信号レベルの変換時にカウンタ320がダウンカウントおよびアップカウントの他方を行うことにより、CDS処理が実現される。なお、カウンタ320がアップカウントのみを行う構成とし、その後段にCDS処理を行う回路を追加することもできる。
In addition to the AD conversion, the analog-
[参照信号供給部の構成例]
図5は、本技術の第1の実施の形態における参照信号供給部340の一構成例を示すブロック図である。この参照信号供給部340には、DAC350、フィルタ回路360および抵抗341が配置される。
[Example of Configuration of Reference Signal Supply Unit]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the reference
DAC350は、DAC制御信号に従って、クロック信号ADCKに同期して所定の電流信号を参照信号DACOUTとして生成するものである。参照信号DACOUTとして、例えば、のこぎり波状のランプ信号が生成される。
The
フィルタ回路360は、クロック信号ADCKのジッタのうち特定の周波数成分を通過させるものである。このフィルタ回路360は、その周波数成分を含む固定幅パルス信号FWP(Fixed Width Pulse)を生成する。
The
抵抗341は、参照信号DACOUT(電流信号)に固定幅パルス信号FWPをアナログ加算した信号を電圧信号に変換するものである。この電圧信号は、参照信号RMPとして比較器310に供給される。
The
[DACの構成例]
図6は、本技術の第1の実施の形態におけるDAC350の一構成例を示すブロック図である。このDAC350には、カウンタ351と、M(Mは、2以上の整数)個のトグル回路352と、キャパシタ356とが設けられる。トグル回路352のそれぞれは、電流源353とスイッチ354および355とを備える。
[DAC configuration example]
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the
カウンタ351は、クロック信号ADCKに同期して計数値を計数するものである。このカウンタ351は、その計数値をデコードしてMビットの信号を生成する。例えば、計数値は、その値が大きいほど、論理値「1」のビット数の多い信号にデコードされる。これらのMビットのうちm(mは、0乃至M−1の整数)ビット目は、m個目のトグル回路352に入力される。
The
例えば、初期状態においてMビットの全てが論理値「0」に設定される。計数値が10進数で「1」である場合に、0ビット目のみに論理値「1」が設定され、計数値が10進数で「2」である場合に、0ビット目および1ビット目に論理値「1」が設定される。以下、計数値が大きいほど、論理値「1」のビット数が多くなる。 For example, in the initial state, all M bits are set to the logical value "0". When the count value is a decimal number "1", the logical value "1" is set only in the 0th bit, and when the count value is a decimal number "2", the 0th bit and the 1st bit are set. The logical value "1" is set. Hereinafter, the larger the count value, the larger the number of bits of the logical value "1".
また、DAC制御信号に従ってカウンタ351は、Mビットの初期化処理と、計数処理とのいずれかを行う。
Further, the
トグル回路352は、カウンタ351からのビットに応じてハイレベルの電流とローレベルの電流とを交互に出力するものである。このトグル回路352内において、電流源353は、一定の電流を供給する。スイッチ354は、カウンタ351からのビットに応じて、電流源353と接地端子との間の経路を開閉するものである。スイッチ355は、カウンタ351からのビットに応じて、電流源353とDAC350の出力端子との間の経路を開閉するものである。
The
また、対応するビットにより、スイッチ354および355の一方が開状態に移行し、他方が閉状態に移行する。例えば、論理値「0」のビットが入力されるとスイッチ354が閉状態に移行し、スイッチ355は開状態に移行する。一方、論理値「1」のビットが入力されるとスイッチ354が開状態に移行し、スイッチ355は閉状態に移行する。
The corresponding bit also causes one of the
キャパシタ356は、DAC350の出力端子と接地端子との間に挿入される。
The
上述の構成により、リセットレベルの変換時にカウンタ351が計数を行い、その計数値が大きくなるほど、M個のトグル回路352からの出力電流の和が増大する。そして、リセットレベルの変換終了時にカウンタ351はMビットの初期化を行う。信号レベルの変換時にも同様の処理が行われる。これにより、のこぎり波状の参照信号DACOUTが生成される。
With the above configuration, the
なお、DAC350内の回路は、のこぎり波状の参照信号RMPを生成することができるものであれば、同図に例示した回路に限定されない。
Note that the circuit in the
図7は、本技術の第1の実施の形態におけるDAC350の等価回路の一例である。M個のトグル回路352は、同図に例示するように可変電流源357および抵抗358に置き換えることができる。
FIG. 7 is an example of an equivalent circuit of the
可変電流源357は、カウンタ351の計数値に応じて電流量が変化する電流を生成するものである。抵抗358は、可変電流源357と、接地端子との間に挿入される。また、キャパシタ356は、可変電流源357および抵抗358の接続点と、接地端子との間に挿入される。また、可変電流源357および抵抗358の接続点からは、参照信号DACOUTが出力される。
The variable
抵抗358およびキャパシタ356により、ローパスフィルタが形成される。このローパスフィルタは、クロック信号ADCKのジッタのうち所定の下限周波数に満たない低周波数成分を通過させる。
The
[フィルタ回路の構成例]
図8は、本技術の第1の実施の形態におけるフィルタ回路360の一構成例を示す回路図である。このフィルタ回路360は、エッジ検出回路370およびトグル回路380を備える。
[Example of filter circuit configuration]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of the
エッジ検出回路370は、クロック信号ADCKのエッジ(例えば、立上りエッジ)を検出し、検出信号として出力するものである。このエッジ検出回路370は、遅延回路371およびAND(論理積)ゲート372を備える。
The
遅延回路371は、クロック信号ADCKを一定に遅延時間に亘って遅延させるものである。この遅延回路371は、遅延させたクロック信号ADCKを出力する。
The
ANDゲート372は、遅延前のクロック信号ADCKと、遅延後のクロック信号ADCKの反転値との論理積を検出信号としてトグル回路380に出力するものである。
The AND
上述の構成により、クロック信号ADCKの立上りエッジが検出される。この立上りエッジの幅は、遅延回路371の遅延時間に該当する。
With the above configuration, the rising edge of the clock signal ADCK is detected. The width of this rising edge corresponds to the delay time of the
トグル回路380は、エッジ検出回路370からの検出信号に応じて、ハイレベルの電流とローレベルの電流とを交互に出力するものである。このトグル回路380は、電流源381と、スイッチ382および383とを備える。
The
電流源381は、一定の電流を供給する。スイッチ382は、エッジ検出回路370からの検出信号に応じて、電流源381と接地端子との間の経路を開閉するものである。スイッチ383は、エッジ検出回路370からの検出信号に応じて、電流源381とフィルタ回路360の出力端子との間の経路を開閉するものである。
The
上述の構成により、フィルタ回路360は、固定幅パルス信号FWPを生成する。また、フィルタ回路360は、クロック信号ADCKのジッタのうち、所定の上限周波数を超える高周波数成分を通過させるハイパスフィルタとして機能する。ハイパスフィルタとして機能する原理の詳細については後述する。
With the above configuration, the
なお、フィルタ回路360は、ハイパスフィルタとして機能するものであれば、同図に例示された回路に限定されない。
The
[比較器の構成例]
図9は、本技術の第1の実施の形態における比較器310の一構成例を示す回路図である。この比較器310は、pMOS(p-channel Metal Oxide Semiconductor)311および312と、nMOS(n-channel MOS)313および315と、抵抗314および電流源316とを備える。また、比較器310は、抵抗317およびキャパシタ318をさらに備える。
[Example of configuration of comparator]
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration example of the
pMOSトランジスタ311および312は、電源端子に並列に接続される。また、pMOSトランジスタ311のゲートは、自身のドレインと、pMOSトランジスタ312のゲートとに接続される。
The
nMOSトランジスタ313は、pMOSトランジスタ311と電流源316との間に挿入される。また、nMOSトランジスタ313のゲートには、参照信号供給部340からの参照信号RMPが入力される。
The
nMOSトランジスタ315は、pMOSトランジスタ312と電流源316との間に挿入される。また、nMOSトランジスタ315のゲートには、画素230からの画素信号Vsigが入力される。また、pMOSトランジスタ312およびnMOSトランジスタ315の接続点は、比較器310の出力端子に接続される。
The
抵抗314の両端は、nMOSトランジスタ315のソースおよびドレインに接続される。
Both ends of the
電流源316は、nMOSトランジスタ313および315のコモンノードと、接地端子との間に挿入される。
The
抵抗317およびキャパシタ318は、pMOSトランジスタ312およびnMOSトランジスタ315の接続点と電源端子との間において並列に接続される。
The
上述の構成により、比較器310は、参照信号RMPと画素信号Vsigとを比較し、その比較結果COMPを出力する。また、抵抗317およびキャパシタ318によりローパスフィルタが形成される。このローパスフィルタは、クロック信号ADCKのジッタのうち低周波数成分を通過させる。
With the configuration described above, the
ここで、前述したフィルタ回路360がハイパスフィルタとして機能する理由について考える。一般にジッタは、PWM(Pulse Width Modulation)成分とPDM(Pulse Delay Modulation)成分とに分けることができる。これらのうちPDM成分は、ジッタをハイパスフィルタに通過させて得られた高周波数成分となることが知られている。その導出過程は、「O. Oliaei, "State-Space Analysis of Clock Jitter in CT Oversampling Data Converters" IEEE TCASII, vol. 50, no. 1, pp. 31-37, Jan. 2003」に記載されている。また、「M. Anderson, L. Sundstrom, "DT Modeling of Clock Phase-Noise Effects in LP CT ΔΣ ADCs with RZ Feedback" IEEE TCASII, Vol. 56, No. 7, Jul 2009, pp. 530-534.」にも記載されている。
Here, the reason why the above-described
PDM成分が高周波数成分となることのみを単純に理解するためには、インパルスを出力するような仮想的なDACであるインパルスDACを考えてみるのが分かりやすい。 In order to simply understand that the PDM component is a high frequency component, it is easy to consider an impulse DAC that is a virtual DAC that outputs an impulse.
図10は、本技術の第1の実施の形態におけるインパルスDACの特性を説明するための図である。同図におけるaは、インパルスDACが出力する参照信号DACOUTの波形の一例を示すグラフである。同図におけるbは、ジッタによる参照信号DACOUTの波形の一例を示すグラフである。同図におけるcは、ジッタによる参照信号DACOUTの時間積分の一例を示すグラフである。同図におけるdは、ジッタによる参照信号DACOUTの時間積分のスペクトラムの一例を示すグラフである。同図におけるeは、ジッタによるスペクトラムの時間微分の一例を示すグラフである。 FIG. 10 is a diagram for explaining the characteristics of the impulse DAC according to the first embodiment of the present technology. In the figure, a is a graph showing an example of the waveform of the reference signal DACOUT output from the impulse DAC. In the same figure, b is a graph showing an example of the waveform of the reference signal DACOUT due to jitter. In the figure, c is a graph showing an example of time integration of the reference signal DACOUT due to jitter. In the same figure, d is a graph showing an example of the spectrum of the time integration of the reference signal DACOUT due to jitter. In the figure, e is a graph showing an example of the time derivative of the spectrum due to the jitter.
また、同図におけるaの縦軸は、参照信号DACOUTのレベルを示し、横軸は時間を示す。同図におけるbの縦軸は、ジッタによる参照信号DACOUTのレベルを示し、横軸は時間を示す。同図におけるcの縦軸は、時間積分の値を示し、横軸は時間を示す。同図におけるdの縦軸は、スペクトラムの値を示し、横軸は周波数を示す。同図におけるeの縦軸は、時間微分の値を示し、横軸は周波数を示す。 Further, the vertical axis of a in the figure shows the level of the reference signal DACOUT, and the horizontal axis shows time. In the figure, the vertical axis of b indicates the level of the reference signal DACOUT due to jitter, and the horizontal axis indicates time. The vertical axis of c in the figure shows the value of time integration, and the horizontal axis shows time. In the figure, the vertical axis of d shows the spectrum value, and the horizontal axis shows the frequency. In the figure, the vertical axis of e shows the value of time differentiation, and the horizontal axis shows the frequency.
同図におけるaに例示するように、このようなインパルスDACにおいて、ジッタが無い理想的な出力波形(斜線部分)とジッタが存在する場合の出力波形(白抜き部分)とを考える。ジッタが存在する場合の出力波形は、理想的な出力波形をジッタ分だけ時間軸に沿って平行移動させたものである。 In such an impulse DAC, an ideal output waveform without jitter (hatched portion) and an output waveform in the presence of jitter (white portion) are considered as illustrated in a of the figure. The output waveform in the presence of jitter is an ideal output waveform translated in parallel along the time axis by the amount of jitter.
次に、同図におけるbに例示するように、ジッタにより加えられたインパルスDACの出力成分を考える。これは、先ほどのジッタ存在時の出力波形から、理想波形を差し引けばよい。 Next, consider the output component of the impulse DAC added by the jitter, as illustrated in b in FIG. This can be achieved by subtracting the ideal waveform from the output waveform when there is the jitter.
このままでは、取り扱いが面倒なので、次に同図におけるcに例示するように、同図におけるbの波形を時間積分した波形を考える。この波形は、パルス幅がジッタ値のRZ(Return to Zero)−DACの出力波形となっており、いうなれば時間軸信号としてのジッタを電圧あるいは電流信号に、そのまま変換した波形となっている。故に、この波形のスペクトラムは、ジッタそのもののスペクトラムと同一となる。 If it is left as it is, the handling is troublesome, so next, consider a waveform obtained by time-integrating the waveform of b in the same figure as illustrated in c of the same figure. This waveform is an output waveform of an RZ (Return to Zero)-DAC with a pulse width of a jitter value, in other words, a waveform obtained by directly converting the jitter as a time axis signal into a voltage or current signal. Therefore, the spectrum of this waveform is the same as the spectrum of the jitter itself.
仮にジッタがホワイトノイズであれば、この波形のスペクトラムも同図におけるdに例示するようにホワイトノイズのものとなる。 If the jitter is white noise, the spectrum of this waveform will also be white noise, as illustrated by d in the figure.
先ほどの時間積分を元に戻すため、これを一次微分したものが、ジッタによるインパルスDACの出力成分(同図におけるb)のスペクトラムである。ホワイトなジッタを考えると、同図におけるeに例示するように、これは、一次ハイパスフィルタを通過した高周波数成分のスペクトラムとなる。同図におけるa乃至eを用いて説明したように、ジッタのPDM成分が、ハイパスフィルタにより得られたジッタの高周波数成分となっている。 In order to restore the previous time integration to its original value, a first-order derivative of this is the spectrum of the output component (b in the figure) of the impulse DAC due to the jitter. Considering white jitter, this is a spectrum of high-frequency components that have passed through a first-order high-pass filter, as illustrated by e in the figure. As described using a to e in the figure, the PDM component of the jitter is the high frequency component of the jitter obtained by the high pass filter.
CT(Continuous-Time)−デルタシグマADCにおいては、ジッタによるPWM成分を抑えてPDM成分のみとするために、後述するSCR(Switched Capacitor Resistor)−DACを用いる方法が知られている。しかしながら、この方法では、特性バラつきも大きく、ジッタキャンセルに用いるという目的から考えると、電流ステアリング構成であるDAC350との相性は決して良いものでは無い。
In CT (Continuous-Time)-delta sigma ADC, there is known a method of using SCR (Switched Capacitor Resistor)-DAC which will be described later in order to suppress the PWM component due to the jitter and use only the PDM component. However, this method has a large variation in characteristics, and is not compatible with the
そこで、PDM成分を実現したいという原理理解に立ち返ると、SCR−DACは唯一の解ではなく、かつ、必ずしも最も自然な発想ではないように思われる。寧ろ、固定遅延を生成する遅延回路371を用いたエッジ検出回路370を用いることが最も単純なPDMの実現方法と思い至る。なお、現実的に、この遅延回路371によるジッタは、クロック信号ADCKのジッタに対して十分に小さくすることができるものとする。
Then, returning to the understanding of the principle of realizing the PDM component, it seems that SCR-DAC is not the only solution and is not necessarily the most natural idea. On the contrary, using the
図11は、技術の第1の実施の形態におけるクロック信号および検出信号の波形の一例を示すグラフである。同図におけるaは、クロック信号ADCKの波形の一例を示すグラフである。同図におけるbは、エッジ検出回路370の検出信号の波形の一例を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing an example of waveforms of the clock signal and the detection signal in the first embodiment of the technology. In the figure, a is a graph showing an example of the waveform of the clock signal ADCK. In the same figure, b is a graph showing an example of the waveform of the detection signal of the
同図におけるbに例示するように、同図におけるaのクロック信号ADCKの立上りエッジが検出信号として検出される。このエッジの幅は、遅延回路371の遅延時間に該当する。
As illustrated in b in the figure, the rising edge of the clock signal ADCK in a in the figure is detected as a detection signal. The width of this edge corresponds to the delay time of the
先ほどのインパルスDACと同様の考察を、エッジ検出回路370を用いた参照信号供給部340について行う。
The same consideration as the impulse DAC described above is performed for the reference
図12は、本技術の第1の実施の形態における参照信号供給部340の特性を説明するための図である。同図におけるaは、参照信号供給部340が出力する参照信号RMPの波形の一例を示すグラフである。同図におけるbは、ジッタによる参照信号RMPの波形の一例を示すグラフである。同図におけるcは、ジッタによる参照信号RMPの時間積分の一例を示すグラフである。同図におけるdは、ジッタによる参照信号RMPの時間積分のスペクトラムの一例を示すグラフである。同図におけるeは、ジッタによるスペクトラムの時間微分の一例を示すグラフである。
FIG. 12 is a diagram for explaining the characteristics of the reference
ジッタによって加えられた参照信号供給部340の出力成分の時間積分(同図におけるc)が、何故、インパルスDACの場合と同様にジッタと同じスペクトラムとなるかについて捕捉する。
It is captured why the time integration (c in the figure) of the output component of the reference
図13は、本技術の第1の実施の形態における参照信号供給部340の特性を示す図の拡大図である。図13におけるaは、図12におけるaの1つのパルスの拡大図である。図13におけるbは、図12におけるbの1パルスに関する波形の拡大図である。図13におけるcは、図12におけるcの1パルスに関する波形の拡大図である。図13におけるdは、図10におけるcの1パルスに関する波形の拡大図である。
FIG. 13 is an enlarged view of the diagram showing the characteristic of the reference
固定幅パルス信号FWPのパルス幅をdT、ジッタ量をtPDMとし、1つのパルスに対して、ジッタによって加えられた参照信号供給部340の出力成分の時間積分を考えてみる。図13におけるcに例示するように、その時間積分は、振幅もパルス幅もジッタ量に依存した台形波形となっており、その面積Aは、次の式により表される。
A=0.5×I×tPDM 2+I×tPDM×(dT−tPDM)
+0.5×I×tPDM 2
=I×tPDM×dT
上式において、Iは、参照信号RMPのレベルを示し、単位は、例えば、アンペア(A)である。また、パルス幅dTおよびジッタ量tPDMの単位は、例えば、秒(s)である。
Let dT be the pulse width of the fixed-width pulse signal FWP and t PDM be the jitter amount, and consider the time integration of the output component of the reference
A=0.5×I×t PDM 2 +I×t PDM ×(dT−t PDM )
+0.5×I×t PDM 2
=I×t PDM ×dT
In the above equation, I indicates the level of the reference signal RMP, and the unit is, for example, ampere (A). The unit of the pulse width dT and the jitter amount t PDM is, for example, seconds (s).
上式より、面積Aは、ジッタ量に正比例している。つまり、それは、振幅のみがジッタ量に正比例したパルスで近似することができる。このことから、インパルスDACの場合と同様に、ジッタによって加えられた参照信号供給部340の出力成分の時間積分のスペクトラムが、ジッタと同一のスぺクトラムになることが分かる。
From the above equation, the area A is directly proportional to the amount of jitter. That is, it can be approximated by a pulse whose amplitude is directly proportional to the amount of jitter. From this, it is understood that the spectrum of the time integration of the output component of the reference
このように、固定幅パルス信号FWPを用いる参照信号供給部340は、FWP RZ−DACとも呼ばれる。このFWP RZ−DACは、後述するSCR−DACと比較して、ジッタキャンセルに活用するのに非常に適していると考えられる。図6に例示したDAC350内の電流ステアリング構成をそのまま利用することができるためである。
As described above, the reference
また、CT−デルタシグマADCでは、何故、FWP RZ−DACの手法がそれほど有効ではないかを考えることで、ジッタキャンセルへの適用との違いについて考察する。それは、一言に圧縮するならば、CT−デルタシグマADCの場合のように文字通りのDACとして用いるか、それともジッタキャンセル用途のように入力データの存在しないトグル回路として用いるかの違いである。 Further, in the CT-delta sigma ADC, by considering why the FWP RZ-DAC method is not so effective, the difference from the application to the jitter cancellation will be considered. In a word, it is the difference between using as a literal DAC as in the case of a CT-delta sigma ADC, or as a toggle circuit with no input data, such as in a jitter cancellation application.
DACとして用いる場合、当然ながらまず重要となるのは、ジッタの伝達特性よりも入力データの伝達特性である。FWP RZ−DACにおいて、このゲインは、パルス幅dTに比例するが、パルス幅dTは、ロジックゲートで構成されるために精度よく設定することも困難である。また、そのPVT(Process, supply Voltage, and Temperature)特性はとても大きくなる。これらの解決には、例えば、DLL(Delay-Locked Loop)追加のような大きな改修が必要となってしまう。また、大きな遅延時間を実現するには一般に長いロジックゲート列を必要とするためにそれ自体がジッタ源となり易い。ではその対策として遅延時間を小さくとどめようとすると、ゲインを同一にするためにその分、DACの出力電流値Iを大きくするしかない。出力電流値Iを大きくする際は、CT−デルタシグマADCのループフィルタのアンプに大きなスルー/BW(Band Width)特性を要求してしまう。 When used as a DAC, naturally, the first important factor is the transfer characteristic of input data rather than the transfer characteristic of jitter. In the FWP RZ-DAC, this gain is proportional to the pulse width dT, but it is difficult to set the pulse width dT accurately because it is composed of logic gates. In addition, the PVT (Process, Supply Voltage, and Temperature) characteristic becomes very large. To solve these problems, for example, a major modification such as DLL (Delay-Locked Loop) addition is required. In addition, since a long logic gate string is generally required to realize a large delay time, it tends to be a jitter source itself. If the delay time is to be kept small as a countermeasure, the output current value I of the DAC must be increased correspondingly in order to make the gains the same. When increasing the output current value I, a large through/BW (Band Width) characteristic is required for the amplifier of the loop filter of the CT-delta sigma ADC.
それに対してジッタキャンセルへ適用する場合、入力データは存在せず、フィルタ回路360は、単純なトグル動作のみを行う。よって、上記のデータに対応する出力信号は単純なオフセットとなり、CDS処理によって除去される。この場合に最も大事なのは、ジッタの伝達関数であり、これまで見て来た様にそれはパルス幅には依存しない。従ってパルス幅は精度良く設定される必要もなく、PVT依存性を抑える必要も、大きな値とする必要もあまりないと考えられる。このように、CT−デルタシグマADCに適用した場合の課題が大幅に緩和されていると理解できる。
On the other hand, when applied to the jitter cancellation, there is no input data and the
図14は、本技術の第1の実施の形態と比較例とにおけるアナログデジタル変換部の一構成例を示すブロック図である。同図におけるaは、第1の実施の形態のアナログデジタル変換部300の一構成例を示すブロック図である。同図におけるbは、フィルタ回路360を設けていない比較例のアナログデジタル変換部の一構成例を示すブロック図である。比較器310およびカウンタ320からなる回路は、アナログデジタル変換器305を構成する。
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of an analog-digital conversion unit in the first embodiment of the present technology and a comparative example. In the figure, a is a block diagram showing a configuration example of the analog-
同図におけるaに例示するように、DAC350は、クロック信号ADCKに同期して所定の参照信号DACOUTを生成する。また、DAC350は、クロック信号ADCKのジッタの低周波数成分を通過させる。なお、DAC350は、特許請求の範囲に記載の参照信号生成部の一例である。
As illustrated in a in the figure, the
また、フィルタ回路360は、クロック信号ADCKのジッタのうち高周波数成分を通過させ、固定幅パルス信号FWPを出力する。
Further, the
アナログデジタル変換器305は、参照信号DACOUTおよび固定幅パルス信号FWP(すなわち、高周波数成分)を用いて、アナログの画素信号Vsigをデジタル信号に変換する。
The analog-
アナログデジタル変換器305内の比較器310は、参照信号DACOUTに固定幅パルス信号FWPを加算した参照信号RMPと、画素信号Vsigとを比較し、比較結果COMPを出力する。また、比較器310は、クロック信号ADCKのジッタの低周波数成分を通過させる。
The
カウンタ320は、比較結果COMPが反転するまでの期間に亘ってクロック信号ADCKに同期して計数値を計数して、その計数値をデジタル信号として出力する。このカウンタ320により、比較器310からの信号(すなわち、比較結果COMP)のジッタと、比較器310等を介さないクロック信号ADCKのジッタとが相殺される。
The
ここで、タイミング制御部240からカウンタ320までの経路は2つあり、一方は、DAC350、フィルタ回路360および比較器310を経由する経路であり、他方は、それらを経由しない経路である。前述したように、DAC350および比較器310がローパスフィルタの特性を持ち、フィルタ回路360はハイパスフィルタの特性を持つため、前者の経路の伝達特性は、後者の経路と近くなる。これにより、カウンタ320におけるジッタの相殺が強化され、ジッタによるデジタル信号のノイズが低減する。
Here, there are two paths from the
一方、同図におけるbに例示するように、フィルタ回路360を設けない場合、DAC350および比較器310を経由する経路はローパスフィルタの特性を持つが、それらを経由しない経路は、その特性を持たない。このため、カウンタ320におけるジッタの相殺が不十分となり、例えば、ジッタの高周波数成分が除去されずに残ってしまう。したがって、比較例では、ジッタによるノイズが生じる。カラムごとにADCを配置する構成では、横引きノイズなどが発生する。
On the other hand, as illustrated in b in the figure, when the
ジッタの供給源のPLL自体のジッタを低減すれば、ジッタによるノイズを抑制することができるが、PLLに大きな容量などを追加する必要があり、PLLの回路面積や消費電力が増大するため、好ましくない。 By reducing the jitter of the PLL itself that is the source of the jitter, noise due to the jitter can be suppressed, but it is necessary to add a large capacity to the PLL, which increases the circuit area and power consumption of the PLL. Absent.
[固体撮像素子の動作例]
図15は、本技術の第1の実施の形態における固体撮像素子200の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、画像データを撮像するための所定のアプリケーションが実行されたときに開始される。
[Operation example of solid-state image sensor]
FIG. 15 is a flowchart showing an example of the operation of the solid-
固体撮像素子200内の行走査回路210は、読み出す行を選択する(ステップS901)。また、参照信号供給部340は、参照信号RMPを供給する(ステップS902)。列ごとにアナログデジタル変換器305は、AD変換を行う(ステップS903)。行走査回路210は、全行のAD変換を完了したか否かを判断する(ステップS904)。
The
全行のAD変換を完了していない場合に(ステップS904:No)、固体撮像素子200は、ステップS901以降を繰り返し実行する。一方、全行のAD変換を完了した場合に(ステップS904:Yes)、固体撮像素子200は、画像データに対する画像処理などを実行して、画像データを撮像するための動作を終了する。複数枚の画像データを連続して撮像する際には、ステップS901乃至S904の処理が、垂直同期信号VSYNCに同期して繰り返し実行される。
When the AD conversion of all rows has not been completed (step S904: No), the solid-
このように、本技術の第1の実施の形態によれば、クロック信号のジッタの低周波数成分を通過させるDAC350と、ジッタの高周波成分を通過させるフィルタ回路360とを設けたため、それらの成分を加算した参照信号RMPを供給することができる。これにより、DAC350等を経由した参照信号RMPのジッタと、DAC350等を経由しないクロック信号のジッタとがいずれも高周波数成分および低周波数成分を含むものとなり、カウンタ320は、それらを相殺することができる。したがってジッタによるノイズを低減することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present technology, since the
また、ノイズを一定とした場合、フィルタ回路360の追加により、ジッタの許容量が大きくなるため、PLL等の回路面積や消費電力を削減することができる。
Further, when the noise is constant, the allowable amount of jitter is increased by adding the
<2.第2の実施の形態>
上述の第1の実施の形態では、エッジ検出回路370の追加によりハイパスフィルタを実現していたが、遅延時間を長くするほど、エッジ検出回路370内の遅延回路371を構成する素子数が多くなり、回路規模が増大する。この第2の実施の形態の固体撮像素子200は、エッジ検出回路370の代わりにスイッチトキャパシタレジスタ回路を用いる点において第1の実施の形態と異なる。
<2. Second Embodiment>
In the above-described first embodiment, the high-pass filter is realized by adding the
図16は、本技術の第2の実施の形態におけるフィルタ回路360の一構成例を示す回路図である。この第2の実施の形態のフィルタ回路360は、エッジ検出回路370の代わりにスイッチトキャパシタレジスタ回路390を備える点において第1の実施の形態と異なる。このように、スイッチトキャパシタレジスタ回路390を配置した参照信号供給部340は、SCR−DACとも呼ばれる。
FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration example of the
図17は、本技術の第2の実施の形態におけるスイッチトキャパシタレジスタ回路390の一構成例を示す回路図である。このスイッチトキャパシタレジスタ回路390は、スイッチトキャパシタ回路391と、抵抗395と、nMOSトランジスタ396およびpMOSトランジスタ397とを備える。スイッチトキャパシタ回路391は、pMOSトランジスタ392、キャパシタ393およびnMOSトランジスタ394を備える。
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration example of the switched
pMOSトランジスタ392およびnMOSトランジスタ394は、参照電圧+Vrefの端子と、その反転値である−Vrefの端子との間において直列に接続される。また、pMOSトランジスタ392およびnMOSトランジスタ394のゲートには、クロック信号ADCKが入力される。
The
キャパシタ393は、pMOSトランジスタ392およびnMOSトランジスタ394の接続点と、コモン電圧VCMの端子との間に挿入される。
The
nMOSトランジスタ396およびpMOSトランジスタ397は、抵抗395と、トグル回路380との間において、並列に接続される。また、nMOSトランジスタ396のゲートには、クロック信号ADCKを反転した信号xADCKが入力され、pMOSトランジスタ397のゲートには、クロック信号ADCKが入力される。
The
また、抵抗395は、スイッチトキャパシタ回路391内のnMOSトランジスタ394およびpMOSトランジスタ392の接続点と、nMOSトランジスタ396およびpMOSトランジスタ397の接続点との間に挿入される。
The
上述の構成により、スイッチトキャパシタ回路391は、クロック信号ADCKに同期して、キャパシタ393を充放電する。nMOSトランジスタ396およびpMOSトランジスタ397からなるスイッチは、クロック信号ADCKに同期して、抵抗395と、トグル回路380との間の経路を開閉する。スイッチトキャパシタレジスタ回路390からは、電流信号Ioutが出力される。
With the above configuration, the switched
同図に例示するように、スイッチトキャパシタレジスタ回路390では、遅延回路371が不要であるため、遅延回路371を設けたエッジ検出回路370を用いる場合と比較して、フィルタ回路360の回路規模を削減することができる。
As illustrated in the figure, since the switched
図18は、本技術の第2の実施の形態におけるクロック信号および電流信号の波形の一例を示すグラフである。同図におけるaは、クロック信号ADCKの波形の一例を示すグラフである。同図におけるbは、電流信号Ioutの波形の一例を示すグラフである。 FIG. 18 is a graph showing an example of waveforms of a clock signal and a current signal according to the second embodiment of the present technology. In the figure, a is a graph showing an example of the waveform of the clock signal ADCK. B in the same figure is a graph showing an example of the waveform of the current signal I out .
同図におけるaの縦軸は、クロック信号ADCKのレベルであり、横軸は時間である。同図におけるbの縦軸は、電流信号Ioutのレベルであり、横軸は時間である。 In the figure, the vertical axis of a is the level of the clock signal ADCK, and the horizontal axis is time. The vertical axis of b in the figure is the level of the current signal I out , and the horizontal axis is time.
スイッチトキャパシタレジスタ回路390により、クロック信号ADCKのPWM成分が抑制され、PDM成分(高周波数成分)のみを得ることができる。
The switched
このように、本技術の第2の実施の形態では、フィルタ回路360内に、エッジ検出回路370の代わりに、遅延回路の無いスイッチトキャパシタレジスタ回路390を設けたため、フィルタ回路360の回路規模を削減することができる。
As described above, in the second embodiment of the present technology, the circuit scale of the
<3.第3の実施の形態>
上述の第1の実施の形態では、ジッタの高周波数成分を通過させるフィルタ回路360を追加してジッタによるノイズを低減していたが、ジッタの低周波数成分を通過させるフィルタ回路を用いることもできる。この第3の実施の形態の固体撮像素子200は、ジッタの低周波数成分を通過させるフィルタ回路を追加した点において第1の実施の形態と異なる。
<3. Third Embodiment>
In the above-described first embodiment, the
図19は、本技術の第3の実施の形態におけるアナログデジタル変換部300の一構成例を示すブロック図である。この第3の実施の形態のアナログデジタル変換部300は、フィルタ回路360の代わりに、フィルタ回路361を備える点において第1の実施の形態と異なる。
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration example of the analog-
フィルタ回路361は、クロック信号ADCKのジッタの低周波数成分を通過させるものである。このフィルタ回路361として、例えば、DLLやPLLが用いられる。フィルタ回路361は、低周波数成分の信号をカウンタ320に供給する。
The
また、第3の実施の形態のカウンタ320は、フィルタ回路361からの信号に同期して計数値を計数する。
Further, the
タイミング制御部240からカウンタ320までの経路は2つあり、一方は、DAC350および比較器310を経由する経路であり、他方はフィルタ回路361を経由する経路である。前述したように、DAC350および比較器310がローパスフィルタの特性を持ち、フィルタ回路361もローパスフィルタの特性を持つため、前者の経路の伝達特性は、後者の経路と近くなる。これにより、カウンタ320におけるジッタの相殺が強化され、ジッタによるデジタル信号のノイズが低減する。
There are two paths from the
このように、本技術の第3の実施の形態によれば、DAC350およびフィルタ回路361のそれぞれがジッタの低周波数成分をカウンタ320に出力するため、カウンタ320は、それらの成分を相殺することができる。
As described above, according to the third embodiment of the present technology, each of the
<4.移動体への応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
<4. Application to mobiles>
The technology according to the present disclosure (this technology) can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on any type of moving body such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. May be.
図20は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。 FIG. 20 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile body control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図20に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
The
駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
The drive
ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
The body
車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
The vehicle exterior
撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
The
車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
The in-vehicle
マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
The
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
Further, the
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
Further, the
音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図20の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
The audio
図21は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing an example of the installation position of the
図21では、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。
In FIG. 21, the
撮像部12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102,12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
The
なお、図21には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
Note that FIG. 21 shows an example of the shooting range of the
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
At least one of the
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
For example, the
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
For example, the
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
At least one of the
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部12031に適用され得る。具体的には、図1の撮像装置100は、撮像部12031に適用することができる。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、ジッタによるノイズを低減し、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
The example of the vehicle control system to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described above. The technology according to the present disclosure can be applied to, for example, the
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。 It should be noted that the above-described embodiment shows an example for embodying the present technology, and the matters in the embodiment and the matters specifying the invention in the claims have a correspondence relationship. Similarly, the matters specifying the invention in the claims and the matters having the same names in the embodiments of the present technology have a correspondence relationship. However, the present technology is not limited to the embodiment, and can be embodied by making various modifications to the embodiment without departing from the scope of the invention.
また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、CD(Compact Disc)、MD(MiniDisc)、DVD(Digital Versatile Disc)、メモリカード、ブルーレイディスク(Blu-ray(登録商標)Disc)等を用いることができる。 Further, the processing procedure described in the above-described embodiment may be regarded as a method having these series of procedures, or as a program for causing a computer to execute the series of procedures or a recording medium storing the program. You can catch it. As this recording medium, for example, a CD (Compact Disc), an MD (MiniDisc), a DVD (Digital Versatile Disc), a memory card, a Blu-ray disc (Blu-ray (registered trademark) Disc), or the like can be used.
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。 It should be noted that the effects described in the present specification are merely examples and are not limited, and other effects may be present.
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)所定のクロック信号に同期して所定の参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記クロック信号のジッタのうち特定の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
前記特定の周波数成分および前記参照信号を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と
を具備する固体撮像素子。
(2)前記特定の周波数成分は、前記クロック信号のうち所定の上限周波数を超える高周波数成分であり、
前記参照信号生成部は、前記ジッタのうち所定の下限周波数に満たない低周波数成分を通過させ、
前記アナログデジタル変換器は、
前記高周波数成分を加算した前記参照信号と前記アナログ信号とを比較して比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果が反転するまでの期間に亘って前記クロック信号に同期して計数値を計数して当該計数値を前記デジタル信号として出力するカウンタと
を備える請求項2記載の固体撮像素子。
(3)前記フィルタ回路は、
前記クロック信号のエッジを検出して検出信号として出力するエッジ検出回路と、
前記検出信号に同期してハイレベルとローレベルとを交互に出力するトグル回路と
を備える前記(2)記載の固体撮像素子。
(4)前記フィルタ回路は、
前記クロック信号に同期してキャパシタを充放電するスイッチトキャパシタ回路と、
前記キャパシタに直列に接続された抵抗と、
前記抵抗を介して入力された信号に同期してハイレベルとローレベルとを交互に出力するトグル回路と、
前記抵抗と前記トグル回路との間の経路を前記クロック信号に同期して開閉するスイッチと
を備える前記(2)記載の固体撮像素子。
(5)前記特定の周波数成分は、前記クロック信号のうち所定の下限周波数に満たない低周波数成分であり、
前記参照信号生成部は、前記特定の周波数成分の少なくとも一部を通過させ、
前記アナログデジタル変換器は、
前記参照信号と前記アナログ信号とを比較して比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果が反転するまでの期間に亘って前記特定の周波数成分の信号に同期して計数値を計数して当該計数値を前記デジタル信号として出力するカウンタと
を備える前記(1)記載の固体撮像素子。
(6)所定のクロック信号に同期して所定の参照信号を生成する参照信号生成手順と、
前記クロック信号のジッタのうち特定の周波数成分を通過させるフィルタリング手順と、
前記特定の周波数成分および前記参照信号を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換手順と
を具備する固体撮像素子の制御方法。
(7)所定のクロック信号に同期して所定の参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記クロック信号のジッタのうち特定の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
前記特定の周波数成分および前記参照信号を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と
前記デジタル信号に対して所定の信号処理を行う信号処理部と
を具備する撮像装置。
(8)所定のクロック信号を出力するタイミング制御部と、
前記クロック信号に同期して所定の参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記クロック信号のジッタのうち特定の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
前記特定の周波数成分および前記参照信号を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と、
を具備する固体撮像素子。
(9)前記特定の周波数成分は、前記クロック信号のうち所定の上限周波数を超える高周波数成分であり、
前記参照信号生成部は、前記ジッタのうち所定の下限周波数に満たない低周波数成分を通過させ、
前記アナログデジタル変換器は、
前記高周波数成分を加算した前記参照信号と前記アナログ信号とを比較して比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果が反転するまでの期間に亘って前記クロック信号に同期して計数値を計数して当該計数値を前記デジタル信号として出力するカウンタと
を備える前記(8)記載の固体撮像素子。
(10)前記フィルタ回路は、前記タイミング制御部と前記比較器との間に配置される前記(9)に記載の固体撮像素子。
(11)前記特定の周波数成分は、前記クロック信号のうち所定の下限周波数に満たない低周波数成分であり、
前記参照信号生成部は、前記特定の周波数成分の少なくとも一部を通過させ、
前記アナログデジタル変換器は、
前記参照信号と前記アナログ信号とを比較して比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果が反転するまでの期間に亘って前記特定の周波数成分の信号に同期して計数値を計数して当該計数値を前記デジタル信号として出力するカウンタと
を備える前記(8)記載の固体撮像素子。
(12)前記フィルタ回路は、前記タイミング制御部と前記カウンタとの間に配置される前記(11)に記載の固体撮像素子。
In addition, the present technology may have the following configurations.
(1) A reference signal generator that generates a predetermined reference signal in synchronization with a predetermined clock signal,
A filter circuit that passes a specific frequency component of the jitter of the clock signal,
An analog-to-digital converter that converts an analog signal into a digital signal using the specific frequency component and the reference signal.
(2) The specific frequency component is a high frequency component exceeding a predetermined upper limit frequency in the clock signal,
The reference signal generation unit passes a low frequency component of the jitter that is less than a predetermined lower limit frequency,
The analog-digital converter,
A comparator that outputs the comparison result by comparing the analog signal with the reference signal to which the high frequency component is added;
The solid-state imaging device according to claim 2, further comprising a counter that counts a count value in synchronization with the clock signal and outputs the count value as the digital signal over a period until the comparison result is inverted.
(3) The filter circuit is
An edge detection circuit that detects an edge of the clock signal and outputs it as a detection signal,
The toggle circuit that alternately outputs a high level and a low level in synchronization with the detection signal, and the solid-state imaging device according to (2).
(4) The filter circuit is
A switched capacitor circuit that charges and discharges a capacitor in synchronization with the clock signal,
A resistor connected in series with the capacitor,
A toggle circuit that alternately outputs a high level and a low level in synchronization with a signal input via the resistor,
The solid-state imaging device according to (2), further including a switch that opens and closes a path between the resistor and the toggle circuit in synchronization with the clock signal.
(5) The specific frequency component is a low frequency component of the clock signal that is less than a predetermined lower limit frequency,
The reference signal generation unit passes at least a part of the specific frequency component,
The analog-digital converter,
A comparator for comparing the reference signal and the analog signal and outputting a comparison result;
The solid according to (1), further comprising: a counter that counts a count value in synchronization with the signal of the specific frequency component and outputs the count value as the digital signal over a period until the comparison result is inverted. Image sensor.
(6) A reference signal generation procedure for generating a predetermined reference signal in synchronization with a predetermined clock signal,
A filtering procedure for passing a specific frequency component of the jitter of the clock signal,
An analog-digital conversion procedure for converting an analog signal into a digital signal using the specific frequency component and the reference signal.
(7) A reference signal generator that generates a predetermined reference signal in synchronization with a predetermined clock signal,
A filter circuit that passes a specific frequency component of the jitter of the clock signal,
An image pickup apparatus comprising: an analog-digital converter that converts an analog signal into a digital signal using the specific frequency component and the reference signal; and a signal processing unit that performs predetermined signal processing on the digital signal.
(8) A timing control unit that outputs a predetermined clock signal,
A reference signal generator that generates a predetermined reference signal in synchronization with the clock signal;
A filter circuit that passes a specific frequency component of the jitter of the clock signal,
An analog-digital converter that converts an analog signal into a digital signal using the specific frequency component and the reference signal,
A solid-state image sensor comprising:
(9) The specific frequency component is a high frequency component exceeding a predetermined upper limit frequency in the clock signal,
The reference signal generation unit passes a low frequency component of the jitter that is less than a predetermined lower limit frequency,
The analog-digital converter,
A comparator that outputs the comparison result by comparing the analog signal with the reference signal to which the high frequency component is added;
The solid-state imaging device according to (8), further comprising: a counter that counts a count value in synchronization with the clock signal and outputs the count value as the digital signal over a period until the comparison result is inverted.
(10) The solid-state imaging device according to (9), wherein the filter circuit is arranged between the timing control unit and the comparator.
(11) The specific frequency component is a low frequency component of the clock signal that is less than a predetermined lower limit frequency,
The reference signal generation unit passes at least a part of the specific frequency component,
The analog-digital converter,
A comparator for comparing the reference signal and the analog signal and outputting a comparison result;
The solid according to (8), further comprising: a counter that counts a count value in synchronization with the signal of the specific frequency component and outputs the count value as the digital signal over a period until the comparison result is inverted. Image sensor.
(12) The solid-state imaging device according to (11), wherein the filter circuit is arranged between the timing control unit and the counter.
100 撮像装置
110 光学部
120 DSP回路
130 表示部
140 操作部
150 バス
160 フレームメモリ
170 記憶部
180 電源部
200 固体撮像素子
201 受光チップ
202 回路チップ
210 行走査回路
220 画素アレイ部
230 画素
240 タイミング制御部
250 定電流源回路
260 水平転送走査部
270 信号処理部
300 アナログデジタル変換部
305 アナログデジタル変換器
310 比較器
311、312、392、397 pMOSトランジスタ
313、315、394、396 nMOSトランジスタ
314、317、341、358、395 抵抗
316、353、381 電流源
318、356、393 キャパシタ
320、351 カウンタ
330 ラッチ
340 参照信号供給部
350 DAC
352、380 トグル回路
354、355、382、383 スイッチ
357 可変電流源
360、361 フィルタ回路
370 エッジ検出回路
371 遅延回路
372 AND(論理積)ゲート
390 スイッチトキャパシタレジスタ回路
391 スイッチトキャパシタ回路
12031 撮像部
100
352, 380
Claims (12)
前記クロック信号のジッタのうち特定の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
前記特定の周波数成分および前記参照信号を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と
を具備する固体撮像素子。 A reference signal generator that generates a predetermined reference signal in synchronization with a predetermined clock signal;
A filter circuit that passes a specific frequency component of the jitter of the clock signal,
An analog-to-digital converter that converts an analog signal into a digital signal using the specific frequency component and the reference signal.
前記参照信号生成部は、前記ジッタのうち所定の下限周波数に満たない低周波数成分を通過させ、
前記アナログデジタル変換器は、
前記高周波数成分を加算した前記参照信号と前記アナログ信号とを比較して比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果が反転するまでの期間に亘って前記クロック信号に同期して計数値を計数して当該計数値を前記デジタル信号として出力するカウンタと
を備える請求項1記載の固体撮像素子。 The specific frequency component is a high frequency component exceeding a predetermined upper limit frequency of the clock signal,
The reference signal generation unit passes a low frequency component of the jitter that is less than a predetermined lower limit frequency,
The analog-digital converter,
A comparator that outputs the comparison result by comparing the analog signal with the reference signal to which the high frequency component is added;
The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a counter that counts a count value in synchronization with the clock signal and outputs the count value as the digital signal over a period until the comparison result is inverted.
前記クロック信号のエッジを検出して検出信号として出力するエッジ検出回路と、
前記検出信号に同期してハイレベルとローレベルとを交互に出力するトグル回路と
を備える請求項2記載の固体撮像素子。 The filter circuit is
An edge detection circuit that detects an edge of the clock signal and outputs it as a detection signal,
The solid-state imaging device according to claim 2, further comprising a toggle circuit that alternately outputs a high level and a low level in synchronization with the detection signal.
前記クロック信号に同期してキャパシタを充放電するスイッチトキャパシタ回路と、
前記キャパシタに直列に接続された抵抗と、
前記抵抗を介して入力された信号に同期してハイレベルとローレベルとを交互に出力するトグル回路と、
前記抵抗と前記トグル回路との間の経路を前記クロック信号に同期して開閉するスイッチと
を備える請求項2記載の固体撮像素子。 The filter circuit is
A switched capacitor circuit that charges and discharges a capacitor in synchronization with the clock signal,
A resistor connected in series with the capacitor,
A toggle circuit that alternately outputs a high level and a low level in synchronization with a signal input via the resistor,
The solid-state imaging device according to claim 2, further comprising a switch that opens and closes a path between the resistor and the toggle circuit in synchronization with the clock signal.
前記参照信号生成部は、前記特定の周波数成分の少なくとも一部を通過させ、
前記アナログデジタル変換器は、
前記参照信号と前記アナログ信号とを比較して比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果が反転するまでの期間に亘って前記特定の周波数成分の信号に同期して計数値を計数して当該計数値を前記デジタル信号として出力するカウンタと
を備える請求項1記載の固体撮像素子。 The specific frequency component is a low frequency component that is less than a predetermined lower limit frequency of the clock signal,
The reference signal generation unit passes at least a part of the specific frequency component,
The analog-digital converter,
A comparator for comparing the reference signal and the analog signal and outputting a comparison result;
The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a counter that counts a count value in synchronization with the signal of the specific frequency component and outputs the count value as the digital signal over a period until the comparison result is inverted. element.
前記クロック信号のジッタのうち特定の周波数成分を通過させるフィルタリング手順と、
前記特定の周波数成分および前記参照信号を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換手順と
を具備する固体撮像素子の制御方法。 A reference signal generation procedure for generating a predetermined reference signal in synchronization with a predetermined clock signal,
A filtering procedure for passing a specific frequency component of the jitter of the clock signal,
An analog-digital conversion procedure for converting an analog signal into a digital signal using the specific frequency component and the reference signal.
前記クロック信号のジッタのうち特定の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
前記特定の周波数成分および前記参照信号を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と
前記デジタル信号に対して所定の信号処理を行う信号処理部と
を具備する撮像装置。 A reference signal generator that generates a predetermined reference signal in synchronization with a predetermined clock signal;
A filter circuit that passes a specific frequency component of the jitter of the clock signal,
An image pickup apparatus comprising: an analog-digital converter that converts an analog signal into a digital signal using the specific frequency component and the reference signal; and a signal processing unit that performs predetermined signal processing on the digital signal.
前記クロック信号に同期して所定の参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記クロック信号のジッタのうち特定の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
前記特定の周波数成分および前記参照信号を用いてアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と、
を具備する固体撮像素子。 A timing control unit for outputting a predetermined clock signal,
A reference signal generator that generates a predetermined reference signal in synchronization with the clock signal;
A filter circuit that passes a specific frequency component of the jitter of the clock signal,
An analog-digital converter that converts an analog signal into a digital signal using the specific frequency component and the reference signal,
A solid-state image sensor comprising:
前記参照信号生成部は、前記ジッタのうち所定の下限周波数に満たない低周波数成分を通過させ、
前記アナログデジタル変換器は、
前記高周波数成分を加算した前記参照信号と前記アナログ信号とを比較して比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果が反転するまでの期間に亘って前記クロック信号に同期して計数値を計数して当該計数値を前記デジタル信号として出力するカウンタと
を備える請求項8記載の固体撮像素子。 The specific frequency component is a high frequency component exceeding a predetermined upper limit frequency of the clock signal,
The reference signal generation unit passes a low frequency component of the jitter that is less than a predetermined lower limit frequency,
The analog-digital converter,
A comparator that outputs the comparison result by comparing the analog signal with the reference signal to which the high frequency component is added;
9. The solid-state imaging device according to claim 8, further comprising a counter that counts a count value in synchronization with the clock signal and outputs the count value as the digital signal for a period until the comparison result is inverted.
前記参照信号生成部は、前記特定の周波数成分の少なくとも一部を通過させ、
前記アナログデジタル変換器は、
前記参照信号と前記アナログ信号とを比較して比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果が反転するまでの期間に亘って前記特定の周波数成分の信号に同期して計数値を計数して当該計数値を前記デジタル信号として出力するカウンタと
を備える請求項8記載の固体撮像素子。 The specific frequency component is a low frequency component that is less than a predetermined lower limit frequency of the clock signal,
The reference signal generation unit passes at least a part of the specific frequency component,
The analog-digital converter,
A comparator for comparing the reference signal and the analog signal and outputting a comparison result;
The solid-state imaging device according to claim 8, further comprising: a counter that counts a count value in synchronization with the signal of the specific frequency component and outputs the count value as the digital signal over a period until the comparison result is inverted. element.
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